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MANUAL DE UBICACIÓN DE TORRES DE ENFRIAMIENTO EN OBRA
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MANUAL DE UBICACIÓN DE TORRES DE
ENFRIAMIENTO EN OBRA
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INTRODUCCIÓN
La localización de torres de enfriamiento es una
consideración importante en el momento de realizar el diseño de
un sistema de enfriamiento. Debido a que las torres de
enfriamiento son equipos que requieren grandes cantidades de
aire, adecuado espaciamiento alrededor de las torres deberá ser
tenido en cuenta para garantizar un óptimo desempeño de los
equipos. Una impotente consideración cita cuando se realice el
diseño del sistema es localizar los equipos de tal manera que
se minimice la recirculación del aire.
Esta información técnica suministrada por GLACIAR
INGENIERIA está dirigida a los ingenieros de diseño e
instalaciones con el fin de proveer un criterio adecuado al
momento de localizar las torres de enfriamiento en su lugar de
instalación y evitar fenómenos indeseados que afecten el
rendimiento de las torres de enfriamiento.
Recirculación
La recirculación ocurre cuando parte del aire húmedo y
caliente que descarga la torre de enfriamiento se regresa y es
aspirado nuevamente por la entrada de aire fresco en la torre.
El aire caliente descargado por la torre de enfriamiento está
saturado y puede estar a una temperatura de bulbo húmedo
entre 10° y 15°F por encima del bulbo húmedo de ambiente.
Debido a esto cualquier cantidad de recirculación aumenta la
temperatura de bulbo húmedo del aire entrando a la torre y la
capacidad de la torre decrece. Por ejemplo, si la temperatura de
bulbo húmedo en una torre se aumenta de 78°F a 80°F, su
capacidad se reduce en un 16%, ocasionando un incremento en
la temperatura de salida del agua de la torre de 1.5°F. Como se
puede ver por este ejemplo, un pequeño incrementó en la
temperatura de entrada a la torre tiene un dramático efecto en el
rendimiento de la torre. En casos extremos cuando la
temperatura de bulbo húmedo entrando a la torre es
incrementada en 5° o 6°F, la capacidad de la torre es reducida
en más del 50%.
Planear la localización de la torre
La correcta localización de los equipos es esencial para
asegurar que la torre de enfriamiento va a operar a la capacidad
de diseño. El objetivo es localizar los equipos de enfriamiento de
tal manera que se permita una entrada de aire fresco a la torre
libre de obstrucciones y asegurando que se minimice la
recirculación de aire. El primer paso para alcanzar este objetivo
es considerar todos los factores que pueden afectar la
instalación de las torres de enfriamiento. Durante el proceso de
diseño se debe tener especial atención en las limitaciones de
espacio, estructuras circundantes, equipos existentes,
proximidad con los vecinos, vientos predominantes, recorridos
de tuberías y posibles expansiones futuras del sistema. Una vez
esta información se halla recolectado la guía contenida en esta
información técnica podrá ser usada para determinar la mejor
ubicación de la torre de enfriamiento.
El seguimiento de dichos lineamiento podrá dar como
resultado una distribución de equipos eficiente la cual asegurara
la correcta entrada de aire a las torres de enfriamiento,
minimizando los efectos indeseables de la recirculación y
permitiendo un adecuado espacio para las labores de
mantenimiento.
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UBICACIÓN DE TORRES DE ENFRIAMIENTO DE TIRO INDUCIDO EN
CONTRAFLUJO
INSTALACIÓN DE UNA SOLA TORRE
La mejor localización para instalar una torre de enfriamiento
es en una terraza, sin embargo cuando esto no es posible, unos
correctos lineamientos deberán ser seguidos para lograr una
satisfactoria instalación.
El primer factor a considerar es la posición de la torre de
enfriamiento con respecto a otras estructuras. La parte superior
de la torre de enfriamiento deberá estar a la misma altura o por
encima de cualquier pared adyacente, edificios u otro tipo de
estructura. Cuando la parte superior de la torre de enfriamiento
se encuentra por debajo de las estructuras circundantes (Figura
1), la recirculación de aire podrá causar grandes problemas. Si
la torre está localizada al lado de la dirección del aire, como se
muestra en la figura 1, la descarga del aire se forzara contra la
estructura adyacente y luego se esparcirá en todas las
direcciones incluso hacia abajo donde se encuentran las
entradas de aire en la torre de enfriamiento.
INSTALACIÓN CON LA PARTE SUPERIOR DE LA TORRE POR DEBAJO DE
LAS ESTRUCTURAS ADYACENTES
FIGURA 1
Cuando el viento proviene de la posición contraria al caso
anterior, la zona de presión negativa creada por el viento
pasando por encima del edificio o estructura adyacente fuerza
la descarga del aire hacia las entradas del aire, tal como se
muestra en la figura 2. Incluso si ninguna de estas condiciones
se produce, la presencia de estructuras mucho más altos puede
impedir potencialmente la disipación de la descarga de aire
caliente y húmedo.
Las condiciones mostradas en las figuras 1 y 2 pueden ser
corregidas elevando la torre de enfriamiento con una estructura
(Figura 3), o instalando una extensión en la descarga del
ventilador de la torre de enfriamiento (Figura 4) siempre y
cuando dicha extensión no tenga una longitud mayor al
diámetro del ventilador.
EFECTO DEL VIENTO CUANDO LA PARTE SUPERIOR DE LA TORRE ESTA
POR DEBAJO DE LAS ESTRUCTURAS ADYACENTES
FIGURA 2
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INSTALACIÓN ELEVANDO LA TORRE CON UNA ESTRUCTURA METÁLICA O DE
CONCRETO
FIGURA 3
INSTALACIÓN AGREGANDO EXTENSIÓN EN EL VENTILAD OR
FIGURA 4
INSTALACIÓN DE TORRES MÚLTIPLES
El diseño de las torres de enfriamiento GLACIAR permite la
entrada del aire por los cuatro lados de la torre. Cuando estas
están localizadas cerca a estructuras o paredes que pudieran
bloquear la entrada de aire fresco a las torres se deberá
considerar en el diseño una distancia libre entre la torre y la
pared o estructura cercana. En este caso de instalación el aire
deberá ingresar por el espacio comprendido entre la torre de
enfriamiento y la pared o estructura. Debido a esto es
importante proveer de un espacio adecuado para permitir la
entrada de aire fresco y evitar la recirculación (Figura 5).
Cuando más de una torre de enfriamiento está instalada en
el mismo lugar, el riesgo de que ocurra recirculación de aire es
muy alto y el diseñador o instalador deberá tener en cuenta
todas las posibles distribuciones de los equipos con el fin de
minimizar la recirculación de aire.
GLACIAR INGENIERIA recomienda las distancias mínimas
requeridas (Tabla 1) para la instalación de torres de
enfriamiento en varias configuraciones las cuales permiten que
se minimice el riesgo de sufrir recirculación de aire.
Adicionalmente a los espacios recomendados en este
documento el diseñador deberá tener en cuenta los espacios
requerido para la instalación de tuberías y las labores de
mantenimiento.
CASO 1 – Una torre / Una pared
FIGURA 5 FIGURA 6
CASO 2 – Dos torres sin obstrucciones
FIGURA 7 FIGURA 8
5
CASO 3 – Una Torre / Dos Paredes
FIGURA 9 FIGURA 10
CASO 4 – Dos Torre / Dos Paredes
FIGURA 11 FIGURA 12
FIGURA 13 FIGURA 14
CASO 5 – Dos Paredes en esquina
FIGURA 15 FIGURA 16
CASO 6 – Tres Paredes en esquina
FIGURA 17 FIGURA 18
TABLA 1
DIMENSIONES D1 a D4
GRANDES INSTALACIONES DE TORRES Para grandes instalaciones de torres de enfriamiento las cuales
posean cuatro o más equipos, es importante que la distribución
se realice cuidadosamente durante el proceso de diseño.
Grandes instalaciones de torres de enfriamiento pueden crear
su propio micro clima. Bajo ciertas condiciones climatológicas
y atmosféricas, la gran cantidad de aire de descarga pudiera
causar que la temperatura de bulbo húmedo del área cercana
sea mayor a la temperatura de bulbo húmedo del área local. Las
distancias mínimas mostradas en la tabla 1 deberán ser
incrementadas de manera tal que se obtenga un factor de
Modelo de la
Torre
Dimensión Mínima D1 D2 D3 D4
GLC-3030XPXXX-1 200 200 400 400
GLC-4040XPXXX-1 300 300 600 600
GLC-5040XPXXX-1 300 300 600 600
GLC-5050XPXXX-1 300 300 600 600
GLC-6060XPXXX-1 400 400 800 800
GLC-7560XPXXX-1 500 400 1000 800
GLC-9060XPXXX-1 600 400 1200 800
GLC-9075XPXXX-1 600 450 1200 900
GLC-9090XPXXX-1 600 600 1200 1200
GLC-12090XPXXX-1 750 600 1500 1200
GLC-120120XPXXX-1 750 750 1500 1500
GLC-150120XPXXX-1 950 750 1900 1500
GLC-150150XPXXX-1 950 950 1900 1900
GLC-9090XPXXX-2 1000 600 2000 1200
GLC-12090XPXXX-2 1000 750 2000 1500
GLC-120120XPXXX-2 1400 750 2800 1500
GLC-150120XPXXX-2 1800 750 3600 1500
GLC-150150XPXXX-2 1800 950 3600 1900
Dimensiones en mm
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seguridad, este aumento en las distancia podría depender del
numero de torres, tipo de instalación, equipos e instalaciones
existentes.
El área circundante juega un papel importante en la
determinación de la localización de las torres en el proceso de
diseño. La ubicación de grandes instalaciones de torres de
enfriamiento entre edificios podrá aumentar la posibilidad que
el aire de descarga pueda recircular ocasionando un aumento
en la temperatura de bulbo húmedo a la entrada de la torre,
por tal razón el espaciamiento entre las torres deberá
analizarse cuidadosamente con el fin de anticiparse a la
temperatura de bulbo húmedo resultante.
Otra importante consideración que se deberá tener es la
dirección de los vientos prevalentes. Aunque los vientos
prevalentes cambian a lo largo del año, la dirección del viento
en los meses más calientes es de vital importancia. Para
minimizar la recirculación de aire, es mejor localizar las torres de
enfriamiento de tal manera que estén orientados tal como se
muestra e la Figura 19
VIENTOS PREVALENTES
FIGURA 19
CERRAMIENTOS ESPECIALES
Ocasionalmente, las torres de enfriamiento de tiro inducido
son instaladas dentro de encerramientos, estas instalaciones
requieren especiales consideraciones par la distribución de las
torres para asegurar la correcta operación de los equipos. Estas
instalaciones típicamente consisten en encerramientos
dentro de cuatro paredes con y sin persianas de entrada del aire.
CASO 1 – Cerramiento dentro de cuatro paredes solidas.
FIGURA 20
Una de las instalaciones mas comunes es aquella en la cual
la torre de enfriamiento es encerrada perimetralmente por
cuatro muros sólidos (Figura 20), la distancia mínima entre las
torres de enfriamiento y los muros adyacentes deberá ser como
mínimo la mostrada en la tabla 2 sin embargo se deberá
asegurar que la velocidad de entrada del aire sea uniforme a
través del área libre transversal a niveles por debajo de los 400
FPM, y la descarga del aire se deberá alinear como mínimo con
la parte superior de los muros.
TABLA 2
DIMENSIONES D5 a D6
Modelo de la
Torre
Dimensión
Mínima Modelo de la
Torre
Dimensión
Mínima D5 D6 D5 D6
GLC-303PXXX-1 300 300 GLC-12090XPXXX-1 1000 850
GLC-4040XPXXX-1 400 400 GLC-120120XPXXX-1 1000 1000
GLC-5040XPXXX-1 450 400 GLC-150120XPXXX-1 1500 1000
GLC-5050XPXXX-1 450 450 GLC-150150XPXXX-1 1400 1400
GLC-6060XPXXX-1 600 600 GLC-9090XPXXX-2 1500 850
GLC-7560XPXXX-1 700 600 GLC-12090XPXXX-2 1500 1000
GLC-9060XPXXX-1 850 600 GLC-120120XPXXX-2 2100 1000
GLC-9075XPXXX-1 850 700 GLC-150120XPXXX-2 2700 1150
GLC-9090XPXXX-1 850 850 GLC-150150XPXXX-2 2700 1400
Dimensiones en mm
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CASO 2 – Cerramiento dentro de cuatro paredes con persianas o huecos.
FIGURA 21
Las torres de enfriamiento pueden ser instaladas en
cerramientos de cuatro paredes las cuales posean persianas
(louvers) o huecos que permiten la entrada de aire (Figura 21).
Con este tipo de cerramiento, el aire que entra a la torre proviene
una cantidad por la parte superior del cerramiento y el resto a
través de la persiana o huecos que hay en las paredes
perimetrales.
Debido a que el aire fluirá en su gran mayoría por el lugar donde
se ofrezca la menor resistencia, la caída de presión a través de
las persianas determinará cuanta cantidad de aire fluirá por
ambas partes. Para minimizar las posibilidades de recirculación
del aire, es mejor asegurar que la mayor parte del aire ingrese
por las persianas o huecos. Debido a esto, es importante sean
diseñados con la mínima caída de presión posible. Para poder
lograr esto, la velocidad del aire a través de la persiana o huecos
deberá ser mantenida por debajo de los 400 FPM, y dichas
persianas deberán poseer un área libre neta de al menos el
50%.
EXPANSIÓN A SISTEMAS EXISTENTES
La expansión de sistemas existentes deberá seguir los mismos
lineamientos de un sistema con múltiples torres de
enfriamiento. Aunque se deberán tener en cuenta
consideraciones adicionales que se evaluarán en el momento
de planear la expansión. Debido a que en expansiones las
nuevas torres no son necesariamente iguales a las torres
existentes, es importante analizar las alturas de las nuevas
torres a instalar. Hasta donde sea posible, la parte superior de
todas las torres deberán estar al mismo nivel para evitar
recirculación de aire de una torre a otra. Si la altura de las torres
de enfriamiento es diferente se deberá instalar una estructura
que levante la torre de menor altura hasta que las descargas de
aire queden al mismo nivel, tal como se muestra en la Figura 22.
EXPANSIÓN A SISTEMAS EXISTENTES
FIGURA 22
Un espacio adecuado entre las torres existentes y las nuevas
deberá tenerse de acuerdo a las tablas 1 y 2 con el fin de
minimizar los riesgos de recirculación de aire.
OTROS CRITERIOS DE UBICACIÓN
Aunque la mayoría de este documento técnico se ha basado en
las distancias mínimas que se deben respetar para lograr un
ingreso de aire fresco a las torres de enfriamiento existen otros
factores a tener en cuenta los cuales son Acceso para
mantenimiento, ruido e instalaciones de tubería
Espacios para mantenimiento Cuando las torres de enfriamiento de tiro inducido en contraflujo
son instaladas en espacios reducidos o de difícil acceso un
espacio apropiado para mantenimiento deberá ser dejado con
el fin de realizar de manera cómoda labores como:
1. Ajuste y reemplazo de elementos de la transmisión.
2. Lubricación de motores y rodamientos
3. Acceso al tanque de la torre para mantenimiento y
limpieza.
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Una distancia mínima de 60 cm los costados de la torre de
enfriamiento es suficiente para efectuar labores cómodas de
mantenimiento
Ruido
La orientación de la torre o torres de enfriamiento respecto a
vecinos cuando estas están en zonas residenciales es de vital
importancia con el fin de evitar posibles problemas de ruido. Si
el ruido es una preocupación, hay varias soluciones simples que
se pueden implementar antes de iniciar la instalación:
1. Direccione el ventilador de la torre en el sentido
opuesto del área problema.
2. Use barreras naturales contra el ruido tales como
arboles, colina y setos.
3. Consulte con el fabricante sobre posibles alternativas
de selección que disminuyan los niveles de ruido.
4. En casos extremos instale paredes como barreras de
ruido o provea las torres de enfriamiento con
atenuadores de ruido instalados en fabrica (este tipo
de atenuadores afectan la capacidad térmica de las
torres y muy seguramente requerirán modelos de
mayor tamaño)
Instalaciones de tubería El diseño de la tubería para cada instalación puede ser un
aspecto importante a tener en cuenta y hay varios elementos
que se deberán tener en cuenta:
1. Suficiente elevación de las torres de enfriamiento
para prevenir problemas de cavitación en las
bombas, como regla básica la parte inferior de las
torres de enfriamiento siempre deberá estar por
encima de la parte superior del caracol de las
bombas, sin embargo un cálculo detallado del NPSH
del sistema es recomendable.
2. Velocidades del agua entre la succión de las torres de
enfriamiento y las bombas de recirculación no
superiores a 2.5ft/seg son recomendable siempre y
cuando las bombas estén instaladas en el mismo
nivel de las torres, cumplir con este criterio de
velocidad nos asegura tener bajos problemas de
cavitación y disminución de ruidos indeseables en las
tuberías de agua y bombas de recirculación.
3. Espacio para futuras instalaciones deberán ser
reservados para ampliaciones del sistema desde la
planeación del proyecto, es mucho más económico a
futuro dejar pre instaladas las derivaciones y válvulas
necesarias para una ampliación con el fin de evitar
paros de operación en los sistemas existentes.
4. Para torres de enfriamiento instaladas en paralelo, el
nivel del agua en los tanque deberá estar a la misma
altura. Esta consideración tiene prioridad sobre el
requerimiento para igualar las descargas del aire en
las torres y además deben instalarse líneas de
ecualización para mantener igualados los niveles de
agua en los tanques, debido a que las diferencias de
nivel de agua en los tanques de torres de enfriamiento
instaladas en paralelo son demasiado pequeñas
estas líneas de ecualización se dimensionaran de tal
manera que pueda circular por ella al menos el 10%
del agua de recirculación de la torre mayor con una
cabeza disponible de 50mm. En la tabla 3
encontrarán información sobre los caudales que
pueden circular en diferentes diámetros de tubería
para dichas condiciones
TABLA 3
TUBERÍAS PARA ECUALIZACIÓN DE TANQUES
Diámetro de
la tubería
Caudal de agua
SCH 40 PVC RDE21
1” 4.4 5.7
2” 17.0 18.5
3” 38.0 40.2
4” 65.0 66.6
6” 148.0 144.0
8” 256.0 245.0
10” 403.0 380.0
12” 578.0 644.0
Caudal en gpm
